隨機取向的案例
考慮纖維隨機取向的復合材料漸進損傷分析在abaqus中umat子程序的實現
以下各圖為仿真得到的結果
圖 1 纖維取向的隨機分布示意圖
圖 2 正態分布直方圖
圖 3 材料中彌散性損傷的演化過程
圖 4 不同取向分布下的載荷位移曲線
通過上述結果可以發現隨機性的引入會明顯影響數值仿真的結果，需要恰當考慮材料的隨機性。
[1]Ghosh A . A FORTRAN program for fitting Weibull distribution and generating samples[J]. Computers & Geosciences, 1999, 25(7):729-738.
最后 歡迎通過微信公眾號聯系我們。
微信公眾號：320科技工作室。
展開 abaqus調用damask實現FCC，BCC，HCP多晶織構演化和應力應變場分布模擬
FCC------以鋁為代表，參數使用原始abaqus提供的參數
織構演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構如下圖所示，
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構
RD拉伸織構：
RD壓縮織構：
ND平面應變壓縮織構：
BCC------以鐵素體為代表，參數使用原始abaqus提供的參數
織構演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構如下圖所示，
、
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構
拉伸織構：
壓縮織構：
平面應變壓縮織構：
HCP------以鎂為代表，參數使用原始abaqus提供的參數
織構演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構如下圖所示，
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構
拉伸織構：
壓縮織構：
平面應變壓縮織構：
多晶局部應力應變場分布模擬與宏觀應力應變響應。以FCC－鋁為例子。BCC與HCP同理。
展開 abaqus調用damask實現FCC，BCC，HCP多晶織構演化和應力應變場分布模擬
FCC------以鋁為代表，參數使用原始abaqus提供的參數
織構演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構如下圖所示，
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構
RD拉伸織構：
RD壓縮織構：
ND平面應變壓縮織構：
BCC------以鐵素體為代表，參數使用原始abaqus提供的參數
織構演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構如下圖所示，
、
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構
拉伸織構：
壓縮織構：
平面應變壓縮織構：
HCP------以鎂為代表，參數使用原始abaqus提供的參數
織構演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構如下圖所示，
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構
拉伸織構：
壓縮織構：
平面應變壓縮織構：
多晶局部應力應變場分布模擬與宏觀應力應變響應。以FCC－鋁為例子。BCC與HCP同理。
展開 Damask和abaqus晶體塑性聯合仿真培訓通知
（7）Ubuntu上abaqus的簡單使用以及注意事項
五、相關案例
案例一：FCC------以鋁為代表，參數使用原始abaqus提供的參數
織構演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構如下圖所示，
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構
RD拉伸織構：
RD壓縮織構：
ND平面應變壓縮織構：
案例二：BCC------以鐵素體為代表，參數使用原始abaqus提供的參數
織構演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構如下圖所示，
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構
拉伸織構：
壓縮織構：
平面應變壓縮織構：
案例三：HCP------以鎂為代表，參數使用原始abaqus提供的參數
織構演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構如下圖所示，
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構
拉伸織構：
壓縮織構：
平面應變壓縮織構：
案例四：多晶局部應力應變場分布模擬與宏觀應力應變響應。以FCC－鋁為例子。BCC與HCP同理。
展開 
Damask和abaqus晶體塑性聯合仿真培訓通知
（7）Ubuntu上abaqus的簡單使用以及注意事項
五、相關案例
案例一：FCC------以鋁為代表，參數使用原始abaqus提供的參數
織構演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構如下圖所示，
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構
RD拉伸織構：
RD壓縮織構：
ND平面應變壓縮織構：
案例二：BCC------以鐵素體為代表，參數使用原始abaqus提供的參數
織構演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構如下圖所示，
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構
拉伸織構：
壓縮織構：
平面應變壓縮織構：
案例三：HCP------以鎂為代表，參數使用原始abaqus提供的參數
織構演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構如下圖所示，
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構
拉伸織構：
壓縮織構：
平面應變壓縮織構：
案例四：多晶局部應力應變場分布模擬與宏觀應力應變響應。以FCC－鋁為例子。
展開 基于密西西比州立大學晶體塑性模型預測不同變形下織構演化案例教學------案例八 ￥99
本案例采用該代碼，研究FCC，BCC兩種結構在單向拉伸，壓縮，平面應變壓縮等75%的變形量下織構的演變（需要注意的是，這個代碼的輸出使用的Kocks輸出表示取向，為了使用方便，已經在程序中修改bunge標號，可用MTEX直接繪制極圖）
使用包含500個隨機取向的單元預測取向演化
初始隨機取向
一：FCC織構演化
單向壓縮75%的取向分布
單向拉伸75%的取向分布
平面應變壓縮75%取向分布
一：BCC織構演化
單向壓縮75%取向分布
單向拉伸75%取向分布
平面應變壓縮75%取向分布
其中FCC和壓縮和拉伸與官網所提供的案例保持一致，FCC，BCC的平面應變壓縮與已有文獻的典型織構一致，完全正確。
展開 晶體塑性有限元仿真入門(1)--開源子程序Huang's UMAT及代表性體積單元的創建
圖4.4 邊界條件設置參數
網格單元類型
將單元類型設置成incompatibles modes(默認的可能出現錯誤zero hour glass stiffness)：
圖4.5 網格設置參數
提交運算
選擇子程序所在目錄，提交計算：
圖4.6 選擇子程序所在目錄
后處理界面
應力應變分布：
圖4.7 后處理應力應變分布(相同晶體取向參數)
圖4.8 后處理應力應變分布(隨機晶體取向參數)
晶粒隨機取向的結果與相同取向的差異較大。
inp文件源文件：
鏈接：https://pan.baidu.com/s/11UPvZHl26QpDRupopi8LXQ
提取碼：voro
以上是對晶體塑性有限元仿真的簡單講解，如果對voronoi幾何模型，晶體塑性力學，周期邊界條件等感興趣歡迎繼續關注。
展開 《Scripta Mater》新型微觀織構設計，提升鎂合金強度和塑性！
但是兩個樣品的微觀織構是非常不同的，對于BRH樣品除了大量c軸幾乎平行法線方向(ND)的基面取向晶粒外，還存在部分隨機取向晶粒，它們的c軸偏離ND超過15°，基面取向和隨機取向晶粒面積比約為7比3。基面織構偏離ND不超過15°。
圖1 (a)BRH織構和(b)基面織構ZTWX1100合金的EBSD圖、晶粒尺寸分布和應力應變曲線
圖2 BRH織構ZTWX1100試樣沿RD單向拉伸時的準原位組織演變及對應的(0002)極圖
圖3 不同應變下BRH織構ZTWX1100合金沿RD單向拉伸時的準原位組織演變
圖4 基面織構ZTWX1100合金沿RD單向拉伸時的準原位組織演變
不同樣品的拉伸過程中，BRH織構與基面織構相比，基面-隨機晶界(GBs)在適應高局部應力和提高BRH織構試樣延展性方面發揮重要作用。大的內部應變(接近均勻伸長率)主要集中在基面取向晶粒內，由于GB勢壘，在初期拉伸階段在隨機取向晶粒內部激活的位錯將堆積在晶界附近，隨著拉伸應變的進一步增加產生高應變梯度。
當大取向差的GB處的應變梯度達到臨界值時，將在邊界或相鄰晶粒中出現非基面滑移，因此隨著拉伸應變的增加，基面-隨機GB處的位錯相互作用，有利于將局部應力的主要載體從原始隨機取向晶粒轉變為基面取向晶粒，促進非基面滑移的激活。BRH織構樣品的較高拉伸強度源自較強的加工硬化能力。本文為通過織構協調變形改善鎂合金的機械性能提供了新的見解。（文：破風）
本文來自微信公眾號“材料科學與工程”。歡迎轉載請聯系，未經許可謝絕轉載至其他網站。
展開 白石墨烯里程碑，晶片級單晶hBN膜橫空出世
合成SC-hBN膜的一種方法是從隨機取向的三角形顆粒開始，并最終將它們合并以形成多晶hBN (PC-hBN)膜。然而，隨機取向的hBN晶粒之間的晶界不可避免地產生PC-hBN薄膜，并且在PC-hBN中大量的晶界導致電荷散射，位點捕獲，阻礙了高性能電子器件的發展。因此，期望科研人員獲得SC-hBN膜的替代方案。
【成果簡介】
今日，來自韓國成均館大學的Young Hee Le，東國大學的Ki Kang Kim以及KIST研究院的Soo Min Kim（共同通訊）聯合在Science上發表文章，題為“Wafer-scale single-crystal hexagonal boron nitride film via self-collimated grain formation”。作者報道了一種通過化學氣相沉積合成晶片級單晶hBN (SC-hBN)單層膜的方法。硼(B)和氮(N)原子在液態金中的有限溶解度促進了高溫下原子在液體表面的高度擴散，從而產生圓形hBN顆粒。這些晶粒通過晶粒間靜電相互作用所形成的B和N邊的自準直進一步演化為緊密排列的密堆積晶粒，最終在晶圓尺度上形成SC-hBN薄膜。這種SC - HBn膜還能夠合成晶片級石墨烯/ hBN質結構和單晶二硫化鎢。
【圖文導讀】
圖1. 單晶hBN薄膜的合成
圖2. SC-hBN 薄膜的原子結構
圖3.
展開 晶體塑性有限元 Abaqus 三維泰森多邊形（voronoi模型）插件 V5.0
其他工具
目前插件提供晶體隨機取向設置模塊，其用戶界面如下圖所示：
圖5.1 晶體隨機取向設置模塊用戶界面
其中Rotation Type參數有4個可選項，分別為Full Random、X Rotation、Y Rotation和Z Rotation。Full Random表示晶體取向完全隨機；X Rotation表示所有晶體取向的X方向不變；其他兩個選項亦同。
6. 插件通用參數說明
(1) 生成算法：Uniform和Random算法。Uniform生成的模型每個晶體大小比較均勻，Random算法生成的模型晶體大小比較隨機，并受最小距離約束(該參數可一定程度控制晶體均勻度)
圖(a) Random算法
圖(b) Uniform算法
圖6.1不同生成算法生成的晶體模型結果
(2) Gap參數：Gap參數用于設置晶界的厚度。若Gap值設置為0，代表晶體無實體晶界；若Gap值設置大于0，則會在所有晶體間生成指定厚度的實體晶界，厚度值為Gap值，如圖所示：
圖6.2 晶體實體晶界厚度示意圖
7.
展開 基于vpsc7.0d的等通道轉角擠壓成型織構演化分析
基于vpsc7.0d的等通道轉角擠壓成型織構演化分析------案例十三
案例實操
1，初始1000個隨機取向的晶粒
2，施加多步驟邊界條件：ECAE1→90ＣＷ１→90ＣＷ→ECAE2
3，后處理取向分布與典型織構演化
初始取向分布
ECAE1取向分布
90°CW1取向分布
90°CW2取向分布
ECAE2取向分布
織構體積分數的演化
Abaqus Voronoi3D(晶體塑性插件)功能介紹-5.0版本
其他工具
目前插件提供晶體隨機取向設置模塊，其用戶界面如下圖所示：
圖5.1 晶體隨機取向設置模塊用戶界面
其中Rotation Type參數有4個可選項，分別為Full Random、X Rotation、Y Rotation和Z Rotation。Full Random表示晶體取向完全隨機；X Rotation表示所有晶體取向的X方向不變；其他兩個選項亦同。
6. 插件通用參數說明
(1) 生成算法：Uniform和Random算法。Uniform生成的模型每個晶體大小比較均勻，Random算法生成的模型晶體大小比較隨機，并受最小距離約束(該參數可一定程度控制晶體均勻度)
圖(a) Random算法
圖(b) Uniform算法
圖6.1不同生成算法生成的晶體模型結果
(2) Gap參數：Gap參數用于設置晶界的厚度。若Gap值設置為0，代表晶體無實體晶界；若Gap值設置大于0，則會在所有晶體間生成指定厚度的實體晶界，厚度值為Gap值，如圖所示：
圖6.2 晶體實體晶界厚度示意圖
7.
展開 基于vpsc7.0的FCC不同工況下織構演變模擬------案例十二
? 基于vpsc7.0的FCC不同工況下織構演變模擬
案例實操
1，建立包含1000個晶粒隨機取向的初始晶粒
2，采用Voce硬化模型，獲得材料的拉伸曲線
3，分別采用單向拉伸，壓縮，平面應變變形（100%）
4，后處理，織構演化
材料的初始織構
材料的應力應變曲線
拉伸100%后的取向分布
壓縮100%后的取向分布
軋制下壓100%后的取向分布
軋制過程中織構分數的演化
IJP：非均相多晶體中尺寸相關的微孔生長
晶粒的隨機取向分布和晶粒的幾何特征都會影響非均相多晶微孔的生長。
圖1：(a)三維多晶RVE和(b)嵌入不同大小微孔的RVE模型的橫斷面視圖。
圖2：3種不同的多晶RVE模型，140個隨機取向晶粒相對于主要加載方向(即y軸)的反極圖。
圖3：不同尺寸微孔r0 = {3l, 4l, 5l}在{T = 1, L =?1}處的生長結果(a) Ori-1， (b) Ori-2和(c) Ori-3。
圖4：對于Ori-1 (a)無SG效應和(b)有SG效應時，在{T = 1, L =?1}和εeq = 0.05處微孔洞(r0 = 5l)周圍累積等效塑性滑移γ的等值線。
圖5：(a)六種不同宏觀應力三軸度T ={1/3 ~ 3}時的f/f0 ~ εeq曲線;(b)三種不同孔隙尺寸r0 = {3l, 4l, 5l}時的f/f0 ~ εeq=0.05作為T的函數。考慮了Ori-1晶粒取向分布。
圖6：局部應力三軸性-局部周圍不同大小的微孔洞(a) T = 1和(c) T = 3;在不同的局部晶體環境下，局部應力三軸性Tlocal圍繞微孔(r0 = 3l) (b) T = 1 (d) T = 3。考慮了Ori-1晶粒取向分布。
相關成果以“Size-dependent microvoid growth in heterogeneous polycrystals”為題發表在International Journal of Plasticity上（Volume 158, October 2022, Article number 103410），論文第一作者為Jianqiu Liu，通訊作者為Minsheng Huang。
展開 基于VPSC模擬FCC金屬等通道轉角擠壓(ECAE)工藝
本處粘塑性自洽多晶體塑性模擬的材料初始取向由程序隨機生成，其(100)、(110)和(111)極圖見圖1，可見初始狀態表現為隨機取向，極密度最大值為1.5。變形過程強加100%的剪切應變，步長為0.2，共50步，用4個過程來描述整個等通道轉角擠壓的變形工藝流程，如圖2，在VPSC模擬中，擠出、擠入、模具的流動軸分別為設置為軸1、2、3。
圖1. 初始隨機織構極圖
ECAE通過90o模反復擠壓樣品,在每道工序中，大約100%的剪切應變被施加，其優點是試樣的截面保持不變，這一過程旨在大幅度減小晶粒尺寸，在保證塑性同時提高屈服應力，模擬結果如下：
(a) ECAE1
(b) 90°CW
(c) 90°CW
(d) ECAE2
圖2 等通道轉角擠壓過程織構模擬結果
從模擬結果可以看到，經過等通道轉角擠壓后的FCC金屬產生了明顯的擇優取向-變形織構，其最大強度為5.5。
最后,有VPSC培訓等相關需求歡迎聯系我們.
VPSC培訓
公眾號:320科技工作室
展開 